[发明专利]一种等温模锻模具温度场的在线重构方法

摘要

本发明提供了一种等温模锻模具温度场的在线重构方法。该方法包括如下步骤(1)根据热传导理论和能量守恒定律建立等温模锻模具温度场的解析模型，并采用有限差分法对该解析模型进行离散，获得模具温度场的离散模型；(2)分析模具的几何特征和功能要求，建立模具边界的温度分布模型；(3)通过在线感知等温模锻过程中模具边界的温度变化，利用模具温度场的离散模型和模具边界的温度分布模型，重构整个模具的温度场。本发明的方法能够快速、准确地在线重构出等温模锻模具温度场，为有效的控制模具温度场提供方法。

主权项

一种等温模锻模具温度场的在线重构方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤1：根据热传导理论和能量守恒定律建立等温模锻模具温度场的解析模型，并采用有限差分法对该解析模型进行离散，获得模具温度场的离散模型；步骤2：分析模具的几何特征和功能要求，建立模具边界的温度分布模型，包括模具与环境接触的边界温度模型和模具与锻坯/模套接触的边界温度模型；步骤3：通过在线感知等温模锻过程中模具边界的温度变化，利用模具温度场的离散模型和模具边界的温度分布模型，重构整个模具的温度场；其中，步骤1中所述的模具温度场的解析模型利用以下二阶偏微分方程描述：∂T∂t=λ(∂2T∂x2+∂2T∂y2+∂2T∂z2)---(1)]]>式(1)中，x，y和z分别为笛卡尔坐标系中x，y和z三个方向的坐标；t表示时间；T表示温度；λ＝k/ρCp；k是导热系数；ρ表示单元体的密度；Cp表示单元体的比热容；步骤1中采用有限差分法对建立的解析模型进行离散，得到模具温度场的离散模型为：Ti,j,kn+1-Ti,j,knλΔt=Ti+1,j,kn+1-2Ti,j,kn+1+Ti-1,j,kn+1Δx2+Ti,j+1,kn+1-2Ti,j+1,kn+1+Ti,j-1,kn+1Δy2+Tij,k+1n+1-2Ti,j,kn+1+Ti,j,k-1n+1Δz2---(2)]]>式(2)中，i，j和k分别代表笛卡尔坐标系中x，y，z方向的节点；Δx，Δy和Δz代表三个方向单元的长度；Δt代表时间步长；n和n+1代表当前时间步和下一时刻的时间步；步骤2中模具与环境接触的边界温度模型表示为：h(Tbou-Taro)=-k∂T∂n---(3)]]>式(3)中，Tbou表示边界温度；Taro表示周围介质温度；h表示物体与周围介质的换热；n表示边界的法线方向；步骤2中模具与锻坯/模套接触的边界温度模型采用神经元网络方法建立，如式(4)所示：TBPbou=f(n‾,x,y,z,t)---(4)]]>式(4)中，表示影响边界温度的工艺变量组合；x，y，和z分别代表节点位置坐标；t代表时间；TBPbou代表边界温度。